超精密加工是现代高端制造业技术的代表之一,其在电子信息技术、光学元件、精密制造装备和国防科技都起着非常重要的作用。而空气主轴是超精密加工机床中关键部件之一,其动态响应直接影响着超精密机床的加工精度。因此开展空气主轴振动的动力学、空气主轴振动的测试、空气主轴动态响应对加工的影响等方面的研究具有重要意义。本论文以超精密车床中空气主轴为研究对象,建立空气主轴转子振动的动力学模型并仿真出动态响应,测试空气主轴转子振动的位移信号,研究空气主轴的动态响应对加工件表面质量的影响。本次研究将主要完成以下几个方面工作:针对空气主轴系统具有复杂系统的特点,将主轴简化成质量-弹簧-阻尼模型。基于牛顿第二定律和欧拉角动量定理,结合坐标系的变换,建立空气主轴转子振动的五自由度牛顿欧拉动力学方程。利用Matlab软件Simulink库仿真主轴转子的牛顿欧拉方程,分析空气主轴在空转状态下和外力激励下转子振动的位移信号。以标准棒作为空气主轴的测量对象,基于超精密轴系测量法测量主轴振动,采用数理统计分离法作为标准棒形状误差的分离方法。选用激光多普勒测振仪作为主轴振动的测量仪器,利用NI公司的数据采集卡及LabVIEW软件,搭建起空气主轴转子振动的测量系统。基于Matlab软件实现改进的CEEMDAN算法,分离出标准棒的安装偏心误差,分析空气主轴转子振动的合位移信号,并利用最小二乘圆法评定主轴转子振动位移。最后,通过实验数据来验证空气主轴振动动态模型的有效性。为了探索空气主轴动态响应对加工质量的影响,本论文以黄铜棒作为加工对象,泰勒霍普森PGI 830表面轮廓仪作为粗糙度的测量设备。开展在车刀进给速度和切削深度为一定值时,空气主轴转速对黄铜棒端面和外圆面加工质量影响的研究。